Защита и восстановление энергопотребляющих природно-технических систем в строительном комплексе и ЖКХ на примере Приморского края

Метод формирования энергоэффективных основных фондов (метод цели) объединяет теоретические и практические принципы и методы получения максимально полезных результатов при защите и восстановлении энергопотребляющих природно-технических систем в длительной перспективе за счёт формулирования и достижения общественно полезных целей при проектировании (минимизация технологической и эксплуатационной энергоемкости), возведении (соблюдение проектных решений) и эксплуатации (поддержание работоспособности при техническом обслуживании и восстановление при ремонте) энергоэффективных объектов строительного комплекса и ЖКХ.

В работе показано, что обеспечение удельного теплопотребления на отопление существующего жилого фонда Приморского края на уровне, требуемом СНиП 23-02-2003, позволит снизить энергопотребление жилым фондом в 3-5 раз.

В сочетании с эффективными распределительными сетям (сегодня потери превышают 39 % от пропуска) и энергоисточниками, использующими нетрадиционные и возобновляемые виды энергии, можно предотвратить образование загрязняющих веществ по отношению к 2002 г. на 4,67-12,57 % (126,2 тыс. т). Дальнейшее повышение энергетической экономичности зданий приведет к более высоким результатам в защите и восстановлении региональной энергопотребляющей природно-технической системы.

Метод энергосберегающей учётной политики (метод действий) составляет научно-техническую основу методологии, рис. 8.

Он разработан в результате исследования причин кризиса в энергопотребляющей природно-технической системе Приморского края с использованием прикладных методов негэнтропийного анализа и предназначен для непрерывного мониторинга и диагностики ЭПТС всех типов с целью оценки эффективности потребления ТЭР, ретроспективной и прогнозной оценки экологической безопасности существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений.

Метод предусматривает выявление на основе анализа топливно-энергетическо-го баланса антропо-техногенных причин кризиса и устранение их за счет приведения удельного энергопотребления к нормативам согласно паспортам и проектам либо к его минимизации (меньше проектных значений) вследствие системного подхода к совершенствованию баланса, т. е. во всех субъектах системы.

Рис. 8. Алгоритм реализации энергосберегающей учётной политики в энергопотребляющих природно-технических системах Выделены предложения автора диссертации

В основу метода положены известные из практики Госэнергонадзора России действия, применяемые при проведении энергетических и энерго-экономических обследований потребителей ТЭР. Для решения задач по защите и восстановлению энергопотребляющих природно-технических систем они дополнены требованием проведения энерго-экологических обследований с целью получения ретроспективных и прогнозных оценок предотвращения образования загрязняющих веществ в зависимости от эффективности потребления ТЭР с учетом местных условий по методу ретроспективной пропорции.

Рис. 9. Алгоритм оценки предотвращения образования загрязняющих веществ от реализации потенциала энергосбережения

Метод ретроспективной пропорции (метод прогноза) позволяет оценивать предотвращение образования загрязняющих веществ с учетом потенциала энергосбережения, особенностей источников энергоснабжения, объемов, вида и характеристик потребляемого топлива, местных климатических условий, а также количества согласованных загрязняющих веществ от сжигания топлив.

Суть метода заключается в применении к согласованным объёмам образования загрязняющих веществ на энергоисточнике коэффициента топливной пропорции:

,

где - количество топлива, эквивалентное потерям и нерационально использованным энергоресурсам каждого вида у обследуемого потребителя, т;

- годовые расходы топлива, сожжённого на энергоисточниках, снабжающих обследуемого потребителя энергоресурсами каждого вида, т.

Правомерность применения коэффициента топливной пропорции обусловлена неделимостью процесса сжигания топлива для производства полезных товаров (услуг) и для компенсации потерь, в т. ч. сверхнормативных.

Алгоритм энергосберегающей учётной политики применялся нами при энергетических обследованиях в Приморском крае, а также был рекомендован и принят в 2003 г. к применению в управлениях Госэнергонадзора ДВФО, рис. 9.

Реализация метода действия отвечает требованиям Международного стандарта ИСО 9001: 2000, относящегося к качеству продукции, см. таблицу.

№ п/п	Требования п. 8.5.3 ИСО 9001:2000 "Предупреждающие действия"	Действия потребителей ТЭР в рамках энергосберегающей учётной политики
1	Установление потенциальных несоответствий и их причин	Оценка потенциала энергосбережения и прогноз защиты природной среды
2	Оценивание необходимых действий с целью предупреждения появления несоответствия	Разработка рекомендаций по энергосбережению с целью предотвращения образования загрязняющих веществ
3	Определение и осуществление необходимых действий	Выбор и реализация мер, приводящих к максимально полезным результатам
4	Записи результатов предпринятых действий	Мониторинг энергосбережения
5	Анализ предпринятых предупреждающих действий	Диагностика природоохранной эффективности реализованных энергосберегающих мер

Учитывая, что подавляющее большинство энергопотребляющих природно-технических систем является продукцией различных отраслей строительства (жилищного, энергетического, промышленного и др.), можно утверждать, что этот метод в сочетании с другими методами (цели, координации и мотиваций) позволяет интегрировать на каждой ЭПТС любого иерархического уровня управление качеством продукции строительных отраслей с эффективными системами экологического управления, обеспечивая их максимальную результативность.

Метод согласования интересов на энергетическом рынке (метод мотиваций) направлен на совершенствование методов взаимодействия производителей и потребителей энергоресурсов на основе рассмотрения их как единой синергетической системы, связанной закономерным технологическим процессом производства и потребления энергоресурсов.

Он предусматривает развитие нормативно-правовой базы в сферах стимулирования энергосбережения как бизнеса, администрирования в природоохранной сфере, а также другие действия, ставящие целью получение максимально полезных результатов при возведении и эксплуатации строительных объектов и ЖКХ.

Метод "Карта антропогенных факторов" (метод координации) предназначен для повышения качества организации и результативности непрерывного мониторинга и диагностики энергопотребляющих природно-технических систем по методу действий и методу прогноза.

На трех нижних уровнях Карты систематизированы наиболее распространённые факторы, сформулированные в виде действующих форм организации работ в сфере потребления топливно-энергетических ресурсов, рис. 10.

На двух верхних уровнях размещены предлагаемые формулировки конечных целей организации работ, отвечающие принципам и методам повышения объективности мониторинга и адекватности моделирования ЭПТС.

Ранжирование приведенных в Карте форм позволяет оценивать соответствие выбираемых способов организации научных, производственных и других действий достижению максимально полезных результатов в защите и восстановлении энергопотребляющих природно-технических систем. Механизм реализации метода заключается в движении от нижнего иерархического уровня Карты к верхнему.

Метод образования имеет целью обучение специалистов и широких слоёв населения основам энергосбережения и формулировке общественно полезных конечных целей при разработке, строительстве, эксплуатации и утилизации энергопотребляющих природно-технических систем.

Авторские программы "Энергосбережение в строительстве" (сертифицирована в 2002 г. администрацией Приморского края, а в 2004 г. Минобразования РФ) и "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" применяются в ВУЗах и ИПК.

Таким образом, сочетание принципов с научными, управленческими, производственным и обучающим методами позволяет вести непрерывный мониторинг и диагностику энергопотребляющих природно-технических систем, включающий: изучение состояния всех энергопотребляющих объектов ЭПТС; анализ эффективности потребления ТЭР и зависящее от нее образование загрязняющих веществ на энергоисточниках; получение ретроспективных и прогнозных оценок природоохранной эффективности потребления энергоресурсов до и после модернизации с учетом местных условий эксплуатации.

В шестой главе приводятся примеры практического применения предлагаемых принципов и методов. В частности, смоделировано восстановление депрессивной островной энергопотребляющей природно-технической системы Рейнеке (селитебно-территориальный уровень), входящей в энергопотребляющую природно-техническую систему Владивостока (агломерационно-городской уровень), рис. 11.

Согласно методу цели, гармоничному развитию поселка будет способствоватьформирование энергопотребляющей природно-технической системы в составе энергоэкономичных гражданских зданий и энергоисточника, использующего нетрадиционные и возобновляемые виды энергии.

Для электроснабжения поселка предлагается ветрогенератор с подпиткой аккумуляторной станции генератором, работающим на биогазе, вырабатываемом из бытовых отходов, что предотвращает сжигание на ближайшей электростанции (ВТЭЦ-2) в среднем 940,6 т Приморских углей).

Энергетическая Организация Учётная Нормирование Мотивации Инвестиции политика энергосбережения политика расходов ТЭР

Рис. 10. Карта антропогенных факторов Выделены факторы, приведшие к развитию кризиса в региональной энергопотребляющей природно-технической системе Приморского края

Рис. 11. Схема восстановлении островной энергопотребляющей природно-технической системы Рейнеке Выделены предложения автора диссертации.

Теплоснабжение посёлка предлагается от гео- и гидротермальных тепловых насосов в сочетании с солнечными коллекторами.

Максимальная полезность результатов этого сценария обеспечивается снижением энергоемкости зданий и повышением качества теплоснабжения, развитием туризма, в т. ч. технологического (синергетическая энергопотребляющая природно-техническая система), развитием социальной сферы и другими аспектами.

Многие полезные результаты этого сценария достижимы и при электроснабжении острова от материковой системы. Однако их нельзя считать максимальными, так как: исключается технологический туризм (нет синергетической ЭПТС); потребуется сжигать топливо на ВТЭЦ-2 с образованием загрязняющих веществ; тарифы на электро- и теплоэнергию будут зависеть от цены на топливо.

На основе предлагаемых принципов и методов разработаны концептуальные предложения по защите, восстановлению и управлению региональной энергопотребляющей природно-технической системы Приморского края за счет корректировки антропогенных факторов, сдерживающих формирование энергоэффективных фондов строительного комплекса и ЖКХ.

В частности, метод образования необходимо использовать в 87,5 % случаев, научные методы (действия и прогноза) и метод цели - по 71,4 %, метод мотиваций необходимо применять в 42,8 %, а метод координации - в 14,3 % случаев.

Применение системного подхода в 57,4 % случаев основано на принципе доминанты энергосбережения и в 28,6 % случаев на принципе дифференцированной ответственности субъектов энергопотребляющих природно-технических систем за образование загрязняющих веществ от сжигания топлив на энергоисточниках пропорционально потенциалам энергосбережения в субъектных технологиях.

В седьмой главе теоретически и экспериментально обоснованы устройства, способы и технологии для тепловой обработки изделий из железобетона, минимизированные по удельному теплопотреблению - до уровней, меньших, чем предусмотрено Временными нормами для расчета расхода тепловой энергии при тепловлажностной обработке сборных бетонных и железобетонных изделий в заводских условиях (СН 513-79). На устройства и способы получены семь авторских свидетельств и патентов.

а) Энергосберегающая технология "тепловой конвейер", основанная на организации работы смежных пропарочных камер периодического действия в режиме теплового аккумулятора с переключением на нагрев и охлаждение для утилизации теплоты вентиляционных выбросов. Теплоаккумулирующие свойства ограждений камер усилены созданием стационарны воздушных рубашек (АС № 1183492) на всех теплоотдающих поверхностях. Технологический процесс подчинен циклограмме режима тепловой обработки, предусматривающей теплообмен между камерой на этапе охлаждения изделий и камерой, загруженной свежеотформованными изделиями на этапе предварительного выдерживания.

Экспериментально установлено, что утепление стенок камер стационарными воздушными рубашками позволило снизить температуру их наружных поверхностей до 20-25 ^оС, в то время как для сплошных стенок она составляет 50-55 ^оС, рис. 12. Температура в изделии не превышает 80 ^оС, что свидетельствует о решении задачи при установленном качестве бетона.

Для оценки степени нагрева свежеотформованных изделий теплотой вентиляционных выбросов из камер, где тепловая обработка завершена, использована методика НИИЖБ, учитывающая особенности и критериальные зависимости теплообмена изделий и паровоздушной смеси.



Рис. 12. Эксплуатационные характеристики камеры периодического действия с тепловым аккумулятором (по АС № 1183492): а) схема стенки; б) температурный профиль стенки за цикл тепловой обработки изделий; в) температурный режим изделий и теплообменной системы: I - теплоаккумулирующий слой; II - буферный слой; III - защитный слой

Рассчитаны 7 вариантов камер с диапазоном параметров: рабочий объём 30-224 м ³; коэффициент загрузки 0,03-0,19; соотношение "металл форм / объём бетона" 0,81-2,66 т/м ³; площадь тепловоспринимающих поверхностей бетона изделий 35-252 м ², форм 62-426,6 м ², ограждений камер 47,0-201,7 м ²; заглубление камер в грунт 0,5-2,0 м.

Расчеты показали, что в ходе 2-часового теплообмена можно разогреть свежеотформованные изделия до 20,3-30,6 ^оС от исходной температуры 17 ^оС.

Проверка расчётов по методике ВНИИЖелезобетон, дала значения температуры - на поверхности контрольного изделия 54 ^оС, а в центре - 30 ^оС.

Таким образом, два независимых метода подтверждают эффективность утилизации теплоты вентиляционных выбросов для подогрева изделий.

На основе теоретических и экспериментальных исследований, выполненных автором диссертации, ДВ Промстройниипроект разработал в 1986 г. типовой проект № 5501/87 технологической линии "тепловой конвейер". Её удельное теплопотребление снижено на 23 % против норм, предусмотренных СН 513-79. Проект удостоен серебряных медалей ВДНХ (1988 и 1989 гг.).

б) Двухъярусная конвейерная линия с минимизацией теплопотребления за счёт ограничения накопления и утилизации аккумулированной теплоты по АС № 1375622 с использованием АС № 1183492. На основе этих предложений в 1986 г. разработан типовой проект № 5501/86 на камеры непрерывного действия.

в) Модульные пропарочные камеры с изменяемым объемом для гибких технологий завода "Авангард" ОАО "Приморскуголь" разработаны на основе теоретических и экспериментальных исследований тепловых полей и температурного профиля ограждающих конструкций камер по АС 1183492 (1983 г.).

г) Производство вентиляционных блоков с ускоренной распалубкой, обеспечивающее твердение изделий в камере дозревания без подачи теплоносителя за счёт первого кратковременного разогрева изделий при формовке.

д) Условия минимизации теплопотребления на кассетно-конвейерной линии были выявлены при решении нестационарного уравнения теплового баланса системы "камера дозревания - изделия".

Была поставлена цель теоретически и практически определить условия и найти способы обеспечения тепловой обработки изделий путем разогрева их ограниченным тепловым импульсом в формующем агрегате и последующего твердения в камере дозревания без подачи теплоносителя за счет экзотермии цемента.

Экзотермию всегда учитывают при тепловой обработке бетона. Однако отсутствие метода оценки целевого вовлечения ее в тепловую обработку не позволяло сделать этот процесс прогнозируемым и управляемым.

Сложность решения заключалась в необходимости учета доли нестационарных потерь в тепловом балансе, зависящих от постоянно меняющихся факторов, связанных с последовательностью операций разогрева и перемещения изделий по технологической линии и параметров окружающей среды.

Путем итерационного решения было установлено критериальное значение приведенного сопротивления теплопередаче строительной оболочки камеры, выше которого не требуется привлечение внешних дополнительных источников энергии вследствие более полного и эффективного использования внутренней энергии системы, обусловленной аккумуляцией тепла при первом разогреве изделий и экзотермией цемента. Критерием является 1,8 R_пр, где R_пр = 1,23 м ^{2 о}С/Вт - проектное сопротивление теплопередаче, установленное Общесоюзными нормами типового проектирования (ОНТП - 07-85 Минпромстройматериалов СССР).

Граничными условиями решения являлись требования к тепловому режиму кассетных технологий:

- скорость разогрева бетона не более 30 ^оС в час;

- предельная температура нагрева изделий в камере дозревания - 80-85 ^оС;

- разница температур изделий, извлекаемых из формующего агрегата и камеры дозревания, и среды цеха - не более 40 ^оС.

Для нахождения приращения температуры контролируемых изделий () в каждый момент времени (Дф_i) решалось уравнение теплового баланса:

, кДж, (1)

В приходной части баланса учитывалась теплота комплекта "изделия-поддон", загружаемого в камеру после первого разогрева () и тепловыделение изделий (). В расходной части - теплопотери с выгружаемым комплектом (), теплота, аккумулированная комплектом в камере дозревания за счет экзотермии (), и теплоотдача камеры в среду цеха, отнесенная к одному комплекту "изделия-поддон" (), вычисляемая по формуле:

, (2)

где - потери через ограждающие конструкции камеры дозревания;

- потери с воздухом при замене изделий;

- потери камерой дозревания в грунт после формирования тепловой линзы (4-6 мес. после начала эксплуатации);

N - количество однотипных комплектов в камере дозревания.

При выполнении условий изготовления однотипных изделий, первого нагрева комплекта до 50-55 ^оС и извлечения прогретых изделий из камеры дозревания при t ? 60 ^оС (третье граничное условие задачи) можно принять:

= .

Тогда с учетом того, что:

Запишем:

, град. (3)

Текущую температуру в контролируемых изделиях () с учетом выражений для переменных, приведенных в формуле (3) и в алгоритме, изображенном на рис. 13, рассчитывали по формуле:

; (4)

Уравнение (4) решалось в конечных интервалах времени (), равных циклу формования изделий (1; 1,5 и 2 часа), при температуре в камере дозревания 50 ^оС и 60 ^оС и среды цеха 15 ^оС и 20 ^оС.

Экзотермию бетона () рассчитывали в функции градусочасовый аргумент

= t_б

по методике ВНИИжелезобетон. В связи с тем, что температура изделий, рассчитываемая по формуле (2), является функцией экзотермии, которая, в свою очередь, зависит от температуры изделия, при решении уравнения (3) для отыс.кания приращения экзотермии (Д) в интервале (Дф_i) значение температуры изделия принималось равным температуре в интервале (ф_i-1).

Если найденное по формулам (2) и (3) значение температуры изделия для интервала (ф_i) превышало температуру в интервале (Дф_i-1) не более, чем на 3 ^оС, то расчет продолжался. В противном случае интервал (Дф_i) уменьшался.

Динамика расчётной температуры изделия подтверждена экспериментально и соответствует требованиям ОНТП - 07-85 Минпромстройматериалов СССР по скорости разогрева, предельной температуре нагрева и остывания, рис. 14.



Рис. 13. Алгоритм решения нестационарного уравнения теплового баланса системы "камера дозревания - изделия" на кассетно-конвейерной линии Выделены зависимости, предложенные автором диссертации.

Рис. 14. Прогрев изделия в камере дозревания кассетно-конвейерной линии 1-9 - температура в объеме изделия; 10 - температура цеха; - - - - расчетная температурная кривая

Степень использования экзотермии достигает 94 %, а удельное теплопотребление составило 200-235 МДж/м ³ при норме для обычных кассет 335-400 МДж/м ³.

Отсюда следует, что доля полезного использования экзотермии в новом тепловом процессе составляет от 38,4 % до 38,8 % при 24,2 % до 29,6 %, характерных для теплового режима обычных кассет. То есть имеет место рост полезного использования внутреннего теплового потенциала системы на 8,8-14,6 %.

Решению задачи способствовал системный подход: отказ от выдерживания изделий перед разогревом; разогрев до 50-55 ^оС за 2 часа; равномерность разогрева за счет струйной активизации теплоотдачи пара аппаратами, рассчитанными с учетом рабочих параметров формующего агрегата; тепловая защита теплоотдающих поверхностей камеры дозревания стационарными воздушными рубашками (АС № 1183492); применение теплоизолирующих штор на входном и выходном проемах камеры дозревания (АС № 1207776); оптимизация времени пребывания изделий в камере, обеспечивающего их конечную температуру не более 60 ^оС.

Как показали испытания, новые устройства и тепловой режим обеспечивают минимизацию удельного теплопотребления при установленном качестве бетона: прочность кубов-образцов на сжатие спустя 24 ч после тепловой обработки составляла 59,5 % от проектной класса В 15 (М 200), а в 28-суточном возрасте - 120 % при прочности образцов 28-суточного нормального хранения 116 % от проектной; прочность на осевое растяжение при изгибе - 1,33 МПа при нормативном сопротивлении 1,17 МПа, призменная прочность (R_пр) - 13,8 МПа при нормативе 11,0 МПа, а начальный модуль упругости (Е_б) - 200350-22850 МПа при нормативе 20500 МПа (СНиП 2.03.01-84).

Новые технологии, оборудование и способы тепловой обработки, приведенные в пп. а-д, стимулируют более полное использование внутренней теплоты систем "камера - изделия", за счет чего снижают удельное теплопотребление в 1,7-2,0 раза и увеличивают оборачиваемость формующих агрегатов в 1,17-2,6 раза в сравнении с аналогичными технологиями в обычных условиях эксплуатации.

Для прогноза предотвращения образования загрязняющих веществ за счёт эксплуатации разработанных автором 5 видов энергосберегающего оборудования и 4 технологий на заводах стройиндустрии Приморского края приняты допущения:

- доля этих технологий в выпуске изделий для крупнопанельного домостроения сохранилась на уровне 1990-1995 гг. (75-80 %);

- потенциал энергосбережения на четырёх заводах ЖБИ, подключенных к тепловым сетям электростанций, сохранился на уровне 441,1 тыс. Гкал/год;

- потребление топлива электростанциями соответствует уровню 2002 г.

С учетом этих допущений природоохранная эффективность оценивается предотвращением образования загрязняющих веществ от сжигания топлив на электростанциях ВТЭЦ-2 и АртемТЭЦ в среднем на 4,56-4,77 % (суммарно 31,8 тыс. т).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основе установленных при выполнении работы закономерностей функционирования энергопотребляющих природно-технических систем в строительном комплексе и ЖКХ развиты представления о механизмах исследования и модернизации таких систем в течение всего их жизненного цикла. Разработаны и предложены системный подход и методы изучения, оценки состояния, защиты, восстановления и рационального использования топливно-энергетических ресурсов энергопотребляющих природно-технических систем в строительном комплексе и ЖКХ, позволяющие существенно (на 21,9-29,8 %) снизить потребление топлива в Приморском крае за счет:

- организации мониторинга и диагностики, направленных на выявление доли участия нерационального и неэффективного использования топливно-энергетичес-ких ресурсов в загрязнении природной среды. Сжигание топлива для компенсации сверхнормативных потерь энергоресурсов в региональной энергопотребляющей природно-технической системе в 1999-2003 гг. (2,1-3,32 млн. тут) сопровождалось ростом образования основных загрязняющих веществ (СО, SO₂, NO_х, золошлаковых отходов) в 1,44-1,9 раза по отношению к 1999 г.;

- повышения эффективности управления на основе организации взаимодействия производителя и потребителей энергоресурсов как взаимодополняющих компонентов процесса энергоснабжения-энергопотребления в составе синергетических систем, эффективное функционирование которых невозможно без взаимной координации согласованных действий, направленных на развитие заинтересованности производителей энергоресурсов в благополучии потребителей, а потребителей - в работоспособности энергоисточников;

- системного подхода к защите, восстановлению и повышению экологической безопасности регионального ЖКХ на основе усиления тепловой защиты и рационального управления энергопотреблением зданий жилого фонда, эффективных распределительных сетей и энергоисточников, использующих нетрадиционные и возобновляемые виды энергии. Такой подход позволяет исключить ежегодное потребление более 890 тыс. т угля и предотвратить образование загрязняющих веществ по отношению к 2002 г. на 4,05-10,89 % (123,6 тыс. т);

- создания стационарных воздушных тепловых рубашек для агрегатов тепловой обработки изделий из бетона и железобетона, позволивших за счет снижения потерь в среду цеха в среднем на 47,4 % повысить на кассетно-конвейерной линии полезное использование внутренней энергии твердеющей системы (экзотермии цемента) до 38,4-38,8 % от общего теплопотребления за процесс против 24,2-29,6 % в обычных кассетах. Вследствие этого было снижено потребление топлива и предотвращено образование СО, SO₂, NO_х, золы на 34,6-74,2 % в пересчете на 1 м ³ изделий.

В камерах периодического действия применение стационарных воздушных тепловых рубашек позволило снизить удельное теплопотребление на 23 % против норм, установленных СН 513-79, в т. ч. за счет более полной утилизации теплоты ограждений камеры и прогретых изделий, позволившей повысить оборачиваемость камер в 1,17 раза.

Массовое применение разработанных автором диссертации новых устройств и способов (защищены семью авторскими свидетельствами и патентами) тепловой обработки изделий на заводах Приморского края позволит предотвратить образование основных загрязняющих веществ (СО, SO₂, NO_х, золы) на электростанциях ВТЭЦ-2 и АртемТЭЦ на 4,56-4,77 %;

- формирования новых производств для утилизации отходов техногенного происхождения и создания на их основе комбинированных альтернативных энергоисточников, совокупность которых позволяет существенно повысить экологическую безопасность энергопотребляющих природно-технических систем.

Восстановление депрессивной островной энергопотребляющей природно-технической системы Рейнеке за счет строительства энергоэффективных зданий и комбинированного энергоисточника, на основе ветрогенератора и аккумуляторных батарей, подпитываемых от микротурбин, работающих на биогазе, выработанном из бытовых отходов, с использованием для отопления зданий гео- или гидротермальных тепловых насосов и солнечных коллекторов предотвратит ежегодное сжигание на электростанциях более 940 т Приморских углей и образование загрязняющих веществ на 207,7 т/год.

Переработка отходов трех птицефабрик (куриный помет до 450 т ежесуточно) электрометодами с использованием когенерированной в местных котельных электроэнергии и энергии Солнца исключает потребность в складировании наиболее опасных (заражение сальмонеллами) отходов и предотвратит ежегодное сжигание на электростанциях более 107 тыс. т углей с образованием загрязняющих веществ в количестве 38,65 тыс. т/год.

2. Алгоритм решения уравнения теплового баланса теплопотребляющих агрегатов, устройств и сооружений, последовательно учитывающий долю нестационарных потерь, зависящих от факторов, связанных с внутренними процессами систем, и параметров окружающей среды, позволяет найти конструктивные и эксплуатационные параметры, при которых не требуется привлечение внешних дополнительных источников энергии вследствие более полного и эффективного использования внутренней энергии самой системы.

В частности, для кассетно-конвейерной линии было найдено критериальное значение приведенного сопротивления теплопередаче, реализация которого за счет создания стационарных воздушных тепловых рубашек, размещаемых на всех поверхностях ограждений камеры дозревания, позволило выпускать изделия с первым разогревом в формующем агрегате ограниченным тепловым импульсом и последующим твердением в камере дозревания без подачи теплоносителя извне. Сопротивление теплопередаче по критерию 1,8 R_пр, где R_пр = 1,23 м ^{2 о}С/Вт - проектное сопротивление теплопередаче, установленное Общесоюзными нормами типового проектирования (ОНТП - 07-85 Минпромстройматериалов СССР), позволило увеличить оборачиваемость формующих агрегатов в 1,17-2,6 раза и снизить удельное теплопотребление в 1,7-2,0 раза в сравнении с аналогичными кассетами в обычных условиях эксплуатации при установленном уровне качества бетона за счет более полного (в среднем на 12,2 %) использования внутренней энергии системы (экзотермии цемента). Температура изделий в камере дозревания не превышала 80 ^оС, а при извлечении - 60 ^оС.

3. Выявлено наличие разноуровневых типов энергопотребляющих природно-технических систем и установлено их иерархическое соподчинение по производственно-территориальному признаку на принципе поглощения относительно простых и мелких более крупными и сложными с образованием на их основе региональных и межрегиональных систем.

Использование типизации энергопотребляющих природно-технических систем при разработке программ защиты и восстановления природной среды позволяет устанавливать границы этих систем и реально оценивать получение полезных результатов, свойственных каждому иерархическому уровню.

Наличие объективного соподчинения энергопотребляющих природно-технических систем позволяет относить к геоэкологии мониторинг и диагностику таких систем всех уровней, а также разработку природоохранной политики и эффективных механизмов ее реализации.

4. По результатам выполненных исследований разработана совокупность принципов (их два) и методов (их шесть) для организации теоретической и практической деятельности по оценке состояния, защиты, восстановления и управления существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений в строительном комплексе и ЖКХ с целью повышения их экологической безопасности средствами энергосбережения за счет повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов.

Авторский метод ретроспективной пропорции (сертифицирован решением Президиума ДВ Регионального учебно-методического центра Минобразования и науки РФ от 14.06.2005 № 29) позволяет получать ретроспективные и прогнозные оценки предотвращения образования загрязняющих веществ от сжигания топлив на энергоисточниках в зависимости от потенциалов энергосбережения каждого субъекта энергопотребляющих природно-технических систем, в т. ч. не имеющего топливосжигающих технологий, с учетом местных условий (климат, виды, характеристики топлив и их соотношение, виды потребляемых энергоресурсов и типы энергоисточников, участвующих в энергоснабжении).

5. Реализация потенциала энергосбережения региональной энергопотребляющей природно-технической системы Приморского края 2002 г. (2,82 млн. тут) оценивается предотвращением образования загрязняющих веществ на энергоисточниках в среднем на 35,7 % (от уровня 2002 г.), в т. ч.: СО - на 22,84 %, SO₂ - на 44,12 %, NO_х - на 47,73 %, золошлаковых отходов - на 30,7 %.

6. На основе установленных при выполнении работы закономерностей функционирования энергопотребляющих природно-технических систем в строительном комплексе и ЖКХ разработаны и применяются в учебном процессе при чтении лекций и проведении практических и лабораторных занятий для студентов всех форм обучения специальностей № 280201 "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" и № 180103 "Судовые энергетические установки" программы, в т. ч. программа "Энергосбережение в строительстве" (лицензирована в 2002 г. администрацией Приморского края, а в 2004 г. Минобразования РФ).

По теме диссертации опубликовано 98 печатных работ. Важнейшие из них следующие.

БИБЛИОГРАФИЯ

Работы, опубликованные в журналах и изданиях, рекомендуемых ВАК России:

1. Гришан, А.А. Тепловое расширение жидкогазовой фазы в бетоне / А.А. Гришан, В.А. Антропова, С.Л. Чугунова // Бетон и железобетон. - 1979. - № 8. - С. 25-26. (вклад диссертанта 60 %).

2. Гришан, А.А. Использование теплоты, аккумулированной ограждениями пропарочных камер/А.А. Гришан//Бетон и железобетон. - 1984. - № 3. - С. 13-14.

3. Гришан, А.А. Энергосберегающая конвейерная технология производства изделий из бетона/А.А. Гришан//Промышленная энергетика. - 2002, № 2. - С. 45-50.

4. Гришан, А.А. Энергосбережение в социально-экономическом развитии Приморского края / А.А. Гришан // Вестник ДВО РАН. - 2002. - № 2. - Владивосток: Дальнаука. - С. 80-93.

5. Гришан, А.А. Энергосберегающая технология переработки помёта / А.А. Гришан // Птицеводство. - 2002. - № 3. - С. 40-42.

6. Гришан, А.А. Влияние энергосбережения на некоторые стратегии региональной экономики/А.А. Гришан//Промышленная энергетика. - 2002. - № 7. - С. 2-7.

7. Гришан, А.А. Сверхнормативные потери, учётная и тарифная политика предприятий электрических сетей в Приморском крае /А.А. Гришан, Б.А. Ильясов // Промышленная энергетика. - 2003. - № 5. - С. 2-5. (вклад диссертанта 50 %).

8. Гришан, А.А. Защита природно-технических систем средствами энергосбережения / А.А. Гришан, А.Н. Минаев // Вестник ДВО РАН. - 2005. - № 6. - Владивосток: Дальнаука. - С. 52-58. (вклад диссертанта 80 %).

9. Гришан, А.А. Методология защиты и восстановления природно-технических систем средствами энергосбережения /А.А. Гришан, Л.Н. Алексейко // Промышленная энергетика. - 2006. - № 1. - С. 40-47. (вклад диссертанта 80 %).

10. Гришан, А.А. Повышение эффективности регионального энергоснабжения / А.А. Гришан // Промышленная энергетика. - № 12. - 2006. - С. 7-11.

11. Гришан, А.А. Энергосбережение - антропогенный фактор устойчивого развития/ А.А. Гришан // Экология и промышленность России. - май 2007. - С. 36-39.

12. Гришан, А.А. Повышение объективности мониторинга и адекватности моделирования энергопотребляющих природно-технических систем / А.А. Гришан // Экология урбанизированных территорий. - № 2. - 2007. - С. 55-61.

13. Гришан, А.А. О плате за загрязнение природной среды продуктами сгорания топлив /А.А. Гришан // Безопасность жизнедеятельности. - № 6. - 2007. - С. 23-31.

Монографии, статьи и доклады в центральной и местной печати:

14. Гришан, А.А. Энергосбережение в строительстве: монография / А.А. Гришан - Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2000. - 224 с.

15. Гришан, А.А. Модель энергосбережения в региональной концепции устойчивого развития: монография/А.А. Гришан - Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2004. - 200 с.

16. Гришан, А.А. Энергосберегающая методология защиты и восстановления природно-технических систем в примерах практического применения: монография /А.А. Гришан - Владивосток: Дальнаука, 2007. - 247 с.

17. Камера для термообработки железобетонных изделий: а. с. № 1725511 Россия / А.А. Гришан, С.Б. Ольховский, В.Ф. Смолин, В.П. Тябердин (Россия) 08.12.91. Бюл. № 39. (вклад диссертанта 25 %).

18. Камера для термообработки железобетонных изделий: а. с. № 1732612 Россия / А.А. Гришан, С.Б. Ольховский, В.Ф. Смолин, В.П. Тябердин (Россия) 08.01.92. Бюл. № 3. (вклад диссертанта 25 %).

19. Камеры для тепловой обработки железобетонных изделий: а. с. № 1207776 Россия /А.А. Гришан, А.Д. Михайлов (Россия); 30.01.86. Бюл. № 4. (вклад диссертанта 50 %).

20. Способ обеззараживания пастообразного материала и устройство для его осуществления: пат. 2084103 Рос. Федерация / Гришан А.А.; опубл. 20.07.97. Бюл. № 20.

21. Способ подбора режима термообработки бетона: а. с. № 644751 Россия / А.А. Гришан (Россия); 30.01.79. Бюл. № 4.

22. Способ разделения жидкого помета на твердую и жидкую фракции и устройство для его осуществления: пат. 2064749 Рос. Федерация / Гришан А.А.; опубл. 10.08.96. Бюл. № 22.

23. Способ управления процессом тепловой обработки: а. с. № 1375633 Россия / А.А. Гришан (Россия) 23.03.88. Бюл. № 7.

24. Устройство для автоматического регулирования мощности: а. с. № 269249 Россия / Ю.Н. Артемьев, Г.А. Объещенко, А.А. Гришан, М.А. Сотников (Россия); 17.04.70. Бюл. № 15. (вклад диссертанта 25 %).

25. Устройство для сушки пастообразных материалов: пат. 2092005 Рос. Федерация / Гришан А.А.; опубл. 10.10.97. Бюл. № 28.

26. Устройство для тепловой обработки железобетонных изделий: а. с. № 1183492 Россия / А.А. Гришан (Россия); 07.10.85. Бюл. № 37.

27. Рекомендации по изготовлению железобетонных изделий с применением электроразогрева бетонной смеси в заводских условиях / А.А. Гришан [и др.]; ВНИИжелезобетон. - М.: Стройиздат, 1972. - 79 с. (вклад диссертанта 7,5 %).

28. Оценка потерь топливно-энергетических ресурсов и эффективности энергосберегающих мероприятий при проведении энергетических обследований: справочное пособие /А.А. Гришан, Б.А. Ильясов, К.В. Стенковой, М.В. Зенкова; под общ. ред. А.А. Гришана. Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2000. - 122 с. (вклад диссертанта 60 %).

29. Гришан, А.А. Экономичные пропарочные камеры и энергосбергающая технология на их основе / А.А. Гришан // Матер. Всесоюз. научн.-техн. конф. "Бетон и железобетон, ресурсо- и энергосберегающие конструкции и технологии на Дальнем Востоке". - Владивосток: ДальНИИС Госстроя СССР, 1988. - С. 232-237.

30. Гришан, А.А. Охрана окружающей среды в инженерных решениях строительного комплекса/А.А. Гришан//Матер. I Тихоокеан. экологич. конф. "Инженерные решения проблем экологии прибрежных регионов". - Владивосток: Приморское краевое общество технической экологии, ТИГ ДВО РАН, 1994. - С. 50-52.

31. Гришан, А.А. Об основах политики рационального энергоресурсопользования / А.А. Гришан // Матер. Международ. конф. "Нетрадиционная энергетика и технология", ч. 1. Владивосток: ИПМТ ДВО РАН, 1995. - С. 52-53.

32. Гришан, А.А. Энергетическая эффективность оптимизации составов бетона / А.А. Гришан // Матер. Международ. конф. "Нетрадиционная энергетика и технология" 14-16 ноября 1995 г., ч. 1. - Владивосток: ИПМТ ДВО РАН, 1995. - С. 65.

33. Гришан, А.А. Оценка теплового загрязнения окружающей среды некоторыми технологиями строительного комплекса / А.А. Гришан // Матер. II Тихоокеан. экологич. конф. "Инженерные решения экологических проблем прибрежных регионов. Безопасность жизнедеятельности". - Владивосток: ДВО МАНЭБ, 1995. - С. 28-29.

34. Гришан, А.А. О формировании информационной базы данных для прогнозирования энергоснабжения / А.А. Гришан // Матер. Международ. конф. "Нетрадиционная энергетика и технология" 14-16 ноября 1995 г., ч. 2. - Владивосток: ИПМТ ДВО РАН, 1996. - С. 14-16.

35. Гришан, А.А. Экологические и энергетические аспекты производства органических удобрений из куриного помета / А.А. Гришан // Доклады научных чтений "Приморские Зори -99" "Экология, безопасность жизнедеятельности, охрана труда и устойчивое развитие ДВ территорий" 20-21 апреля 1999 г. - Владивосток: ТАНЭБ, 2000. - С. 152-155.

36. Гришан, А.А. Нагрев изделий из бетона за счёт экзотермии цемента при конвейерном производстве / А.А. Гришан // Сб. докладов Международ. симпозиума "Сознание и наука: взгляд в будущее". - Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2000. - С. 58-64.

37. Гришан, А.А. Основы энергосбережения на Дальнем Востоке России / А.А. Гришан // "Дальневосточные энергетические проекты: проблемы межрегиональной и международной кооперации. Приграничное сотрудничество - как форма интеграции Дальнего Востока в регион СВА": матер. V Международ. инвестиционного форума 16-17 сентября 2003 г. - Хабаровск: Администрация Хабаровского края, 2003. - С. 118-126.

38. Гришан, А.А. Энергосбережение - доминирующий фактор устойчивого развития дальневосточных регионов России/А.А. Гришан//"Глобализация: взаимодействие экономик, культур, технологий и природы": матер. I Европейско-Тихо-океан. конгресса 23-26 сентября 2003. - Владивосток: Изд-во ДВГУ. - С. 109-114.

39. Гришан, А.А. Роль энергопотребляющих природно-технических систем в региональном развитии / А.А. Гришан // Материалы Тихоокеанского энергетического форума "ТЭФ-2005". - Владивосток: Изд-во "РЕНТОН", 2005. - С. 32-43.

40. Гришан, А.А. Системные принципы развития ТЭК Сибири и Дальнего Востока России / А.А. Гришан, А.Н. Минаев, В.Н. Пешкун // Энергетика: управление, качество и эффективность использования энергоресурсов: сб. трудов IV Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. - Благовещенск: Изд-во Амурского ун-та, 2005. - С. 164-169. (вклад диссертанта 60 %)

41. Гришан, А.А. Энергосберегающие аспекты бизнеса и условия для его реализации / А.А. Гришан // Перспективы развития бизнеса в условиях малых городов Дальнего Востока: сб. трудов Международ. научно-практич. конф.; под ред. проф. В.А. Осипова. Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. - С. 55-59.

42. Гришан, А.А. Устройство для тепловой обработки железобетонных изделий: типовой проект № 5501/86 / А.А. Гришан // Инф. сб. паспортов НТД. - М.: ВНИИС Госстроя России, 1988. - № 3. (по а. с. № 1183492, 1985 г.).

43. Гришан, А.А. Технологическая линия для тепловой обработки железобетонных изделий с вторичным использованием тепла: типовой проект № 5501/87 / А.А. Гришан // Инф. сб. паспортов НТД. - М.: ВНИИС Госстроя России, № 12, 1988 (по а. с. № 1183492, 1985 г. и АС № 1375633, 1988 г.).

44. Гришан, А.А. Оценка технологических условий вовлечения экзотермии цемента в производство изделий из бетона / А.А. Гришан // Сб. трудов ДВО РИА. - Вып. 2. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1999. - С. 43-47.

45. Гришан, А.А. Основы энергосбережения в Приморском крае / А.А. Гришан // Сб. тр. ДВО РИА. - Вып. 3. - Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2000. - С. 52-56.

46. Гришан, А.А. Некоторые проблемы энергоснабжения населённых пунктов Приморского края / А.А. Гришан, Е.М. Баринов // Сб. тр. ДВО РИА. - Вып. 5. - Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2001. - С. 110-122. (вклад диссертанта 70 %).

47. Гришан, А.А. Пути решения проблем энергосбережения в Приморском крае / А.Н. Минаев, А.А. Гришан // Труды ДВГТУ. - Вып. 43: Исследования по вопросам повышения эффективности судостроения и судоремонта. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2002. - С. 194-198. (вклад. диссертанта 50 %).

48. Grishan, A.A. Environmental protection by means of energy saving / A.A. grishan // The problems of ecology, life safety and rational land usage in Russia's Far East and the countries of Asia-Pacific Region: Proceedings of the International training conference. Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2005. - С. 53-62.

Размещено на Allbest.ru

...